Аналіз застосування лазерів для боротьби з БПЛА
Анотація
З самого початку людської історії, людство завжди прикладало зусилля до створення більш ефективних інструментів боротьби з іншими істотами, включаючи й інших людей. Таким чином, створення і використання нових видів тварин, створення нового озброєння та інші методи прогресу людства завжди спонукало до нових розробок, спрямованих на емуляцію, заміну або для боротьби з даними новинками. Розвиток безпілотних літальних апаратів створив необхідність у розробці альтернативних та новітніх методів протидії. Ці методи можуть бути різними, від використання дронів-перехоплювачів, до використання концентрованих потоків енергії. Дана робота присвячена вивченню прогресу та відомих використань лазерних технологій у контексті боротьби з безпілотними літальними апаратами. Для поглиблення та систематизації знань про розвиток застосувань лазерів у військовій галузі, було проведено систематизований бібліографічний аналіз наукових робіт та науково-популярних публікацій, щодо напрямку розвитку як лазерних технологій, так і безпілотних літальних апаратів на протязі останнього сторіччя. Дослідження фокусувалось на розробках, котрі були фактично реалізовані та випробовувались проти різноманітних безпілотних літальних апаратів. Після цього, його результати було порівняно з рядом статей, котрі окремо фокусувались на історії, перспективах та нагальних питаннях розвитку лазерного озброєння та безпілотних літальних апаратів. При цьому, завдяки тому, що лазерні технології є одним з найбільш стрімко та всебічно розвиваючихся напрямків наукового прогресу, було вирішено використати періодичну модель класифікації, головним критерієм якої був фокус розробок лазерних технологій на протидію безпілотних літальних апаратам. Було розглянуто питання визначення причинно-наслідкового зв’язку, котрий пов’язує розвиток технологій та конструкцій безпілотників з зміщенням фокусу розробки лазерного озброєння на протидію ним. Відзначено, що через високі потреби в людському та фінансовому капіталі, напрямок та темпи розвитку лазерного озброєння залежать не тільки від технологічних обмежень, але й від бачення військової стратегії та можливих загроз в той чи інший момент часу. В результаті було запропоновано варіант періодизації історії розвитку лазерного озброєння як засобу боротьби з безпілотними літальними апаратами.
Завантаження
Посилання
Abott, R. (2023, February 15). Navy cautious on lasers because first program of record could cost $1 billion, ONR official says. Defense Daily. Retrieved from https://www.defensedaily.com/navy-cautious-on-lasers-because-first-program-of-record-could-cost-1-billion-onr-official-says/navy-usmc/
Ahmed, S. A., Mohsin, M., & Ali, S. M. Z. (2021). Survey and technological analysis of laser and its defense applications. Defence Technology, 17(2), 583‒592. https://doi.org/10.1016/j.dt.2020.02.012.
Ajakwe, S., Kim, D. S., & Lee, J. M. (2023). Radicalization of airspace security: prospects and botheration of drone defense system technology. The Journal of Intelligence, Conflict, and Warfare, 6(1), 23‒48. https://doi.org/10.21810/jicw.v6i1.5274
Appell, D. (1997, November 1). Military may test powerful laser in space. Laser Focus World. Retrieved from https://www.laserfocusworld.com/test-measurement/research/article/16550391/military-may-test-powerful-laser-in-space
Babak, V. P., Babak, S. V., Eremenko, V. S., Kuts, Y. V., Myslovych, M. V., Scherbak, L. M., ... & Zaporozhets, A. O. (2021). Monitoring the air pollution with UAVs. In Models and Measures in Measurements and Monitoring. Studies in Systems, Decision and Control, 360 (pp. 191‒225). Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-70783-5_7
Balitskii, A. I., Dmytryk, V. V., Ivaskevich, L. M., Balitskii, O. A., Glushko, A. V., Medovar, L. B., ... & Krolikowski, M. A. (2022). Improvement of the mechanical characteristics, hydrogen crack resistance and durability of turbine rotor steels welded joints. Energies, 15(16), 6006. https://doi.org/10.3390/en15166006
Beckett, I. F. W. (2023). Indigenous resistance in the Anglo-Zulu War. Historical Encounters, 10(2), 12‒21. https://doi.org/10.52289/hej10.202
Berdnikova, O., Kushnarova, O., Bernatskyi, A., Polovetskyi, Y., Kostin, V., & Khokhlov, M. (2021). Structure features of surface layers in structural steel after laser-plasma alloying with 48(WC–W2C)+ 48Cr+ 4Al powder. In 2021 IEEE 11th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP), 05‒11 September 2021, Odessa, Ukraine, (pp. 1‒4). Odessa: IEEE. https://doi.org/10.1109/NAP51885.2021.9568516
Bernatskyi, A., & Khaskin, V. (2021). The history of the creation of lasers and analysis of the impact of their application in the material processing on the development of certain industries. History of Science and Technology, 11(1), 125‒149. https://doi.org/10.32703/2415-7422-2021-11-1-125-149
Bernatskyi, A., & Sokolovskyi, M. (2022). History of military laser technology development in military applications. History of Science and Technology, 12(1), 88‒113. https://doi.org/10.32703/2415-7422-2022-12-1-88-113
Bernatskyi, A., Sydorets, V., Berdnikova, O., Krivtsun, I., & Chinakhov, D. (2020). Pore formation during laser welding in different spatial positions. Solid State Phenomena, 303, 47–58. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.303.47
Boyne, W. J. (2010). The remote control bombers. Air Force Magazine, (November), 86‒88. Retrieved from https://www.airandspaceforces.com/PDF/MagazineArchive/Documents/2010/November%202010/1110bombers.pdf
Chamola, V., Pavan, K., Aayush, A., Naren, N., Navneet, G., & Mohsen, G. (2021). A comprehensive review of unmanned aerial vehicle attacks and neutralization techniques. Ad hoc networks, 111, 102324. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2020.102324
Cheng, T. C. (2006). The evolution of China’s Strategic Nuclear Weapons. Defense & Security Analysis, 22(3), 241–260. https://doi.org/10.1080/14751790600933863
Demchenko, V., Rybalchenko, N., Zahorodnia, S., Naumenko, K., Riabov, S., Kobylinskyi, S., ... & Kowalczuk, M. (2022). Preparation, characterization, and antimicrobial and antiviral properties of silver-containing nanocomposites based on polylactic acid–chitosan. ACS Applied Bio Materials, 5(6), 2576‒2585. https://doi.org/10.1021/acsabm.2c00034
Department of Defense. (2013). DOD-USRM-2013. Unmanned Systems Integrated Roadmap FY2013-2038. Retrieved from https://dod.defense.gov/Portals/1/Documents/pubs/DOD-USRM-2013.pdf
DJI Enterprise. (n. d.). DJI Mavic 3 Enterprise. https://enterprise.dji.com/mavic-3-m?site=enterprise&from=nav
Fuhrmann, M., & Horowitz, M. C. (2017). Droning on: Explaining the proliferation of unmanned aerial vehicles. International Organization, 71(2), 397–418. http://www.jstor.org/stable/44651946
Fuller, J. F. C. (1920). Tanks in the Great War, 1914‒1918. New York: E. P. Dutton and Company. Retrieved from https://ia601209.us.archive.org/27/items/cu31924027835168/cu31924027835168.pdf
Garcia, D., & Herz, M. (2016). Preventive action in World Politics. Global Policy, 7(3), 370‒379. https://doi.org/10.1111/1758-5899.12323
Goncharuk, O., Zhuk, R., Kaglyak, O., Dzhemelinskyi, V., & Lesyk, D. (2018). Laser sintering of abrasive layers with inclusions of cubic boron nitride grains. Lasers in Manufacturing and Materials Processing, 5, 298‒316. https://doi.org/10.1007/s40516-018-0068-0
Grigoraş, C. & Muşat, O.Ș. (2024). Countering unmanned aircraft systems – A multi-domain effort. In International Conference Knowledge-Based Organization (vol. 30, no. 1, pp. 1‒7). Warsaw, Poland: Sciendo. https://doi.org/10.2478/kbo-2024-0011
Gruszczak, A., & Kaempf, S. (Eds.). (2023). Routledge Handbook of the Future of Warfare. Abingdon, Oxon; New York, NY: Routledge. http://dx.doi.org/10.4324/9781003299011
Hacker, B. C. (1997). Military technology and World History: A Reconnaissance. The History Teacher, 30(4), 461–487. https://doi.org/10.2307/494141
Halchuk, T. N., Povstyanoy, O. Y., Bembenek, M., Redko, R. G., Chetverzhuk, T. I., & Polinkevych, R. M. (2023). Impact of technological system’s characteristics on the machining accuracy of bearing rings. Journal of Engineering Sciences, 10(1), A22‒A30. https://doi.org/10.21272/jes.2023.10(1).a4
He, W., Gao, Y., Tang, L., Liu, X., Wang, Z., Zhang, X., ... & Liu, J. (2024). A study on the present situation and development trend of the short-range air defense weapon system of the US Six Armies. In International Conference on Man-Machine-Environment System Engineering (pp. 487‒492). Singapore: Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-97-7139-4_67
Hecht, J. (2010). Short history of laser development. Optical Engineering, 49(9), 091002. https://doi.org/10.1117/1.3483597
Hengyu, Y. I., Xingwen, S. U. O., Xinyi, Y. I., & Yu, Q. I. (2024). Development analysis of American directed energy maneuver short-range air defense program. Journal of Applied Optics, 45(3), 485‒494. https://dx.doi.org/10.5768/JAO202445.0310001
Kim, J., Choi, J., & Kwon, H. (2024). A study on the development directions of a smart counter-drone defense system based on the future technological environment. KSII Transactions on Internet & Information Systems, 18(7), 1929‒1952. http://doi.org/10.3837/tiis.2024.07.011
Kratky, M., Minařík, V., Šustr, V., & Ivan, J. (2020). Electronic warfare methods combatting UAVs. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, 5(6), 447‒454. http://dx.doi.org/10.25046/aj050653
Kudzai, N. (2021). The Effectiveness of Counter UAS Solutions in the UK and USA (Dissertation of MSc in Physics). Imperial College London, London. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.23050.54728
Leonardo US Inc. (2024, October 14). Leonardo DRS and BlueHalo successfully demonstrate new Counter-UAS Directed Energy Stryker, shooting down drones in live-fire engagement. Leonardo US Inc. Retrieved from https://usa.leonardo.com/en/press-release-detail/-/detail/c-uas-de-stryker-successfully-demonstrated
Liu, W., Zhang, L., Wang, D., Meng, X., & Zhang, B. (2024). Application and key technologies of laser weapons in anti-UAV swarm operations. Hangkong Xuebao/Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 45(12), 329457. https://doi.org/10.7527/S1000-6893.2023.29457
Lykou, G., Moustakas, D., & Gritzalis, D. (2020). Defending airports from UAS: A survey on cyber-attacks and counter-drone sensing technologies. Sensors, 20(12), 3537. https://doi.org/10.3390/s20123537
Lyu, C. Y., & Zhan, R. J. (2020). Research on the cutting-edge application of high energy laser C-UAS technology. In International Conference on Optoelectronic and Microelectronic Technology and Application, 11617, 291‒304. https://doi.org/10.1117/12.2585023
Lyu, C., & Zhan, R. (2022). Global analysis of active defense technologies for unmanned aerial vehicle. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 37(1), 6‒31. https://doi.org/10.1109/MAES.2021.3115205
Lyubomir, L., Edmunds, T., & Risham Singh, G. (2021). Applications of laser technology in the army. Journal of Defense Management, 11, 210. Retrieved from https://www.longdom.org/open-access/applications-of-laser-technology-in-the-army-79830.html
Michau, V., & Védrenne, N. (2024). Les lasers et l’optique adaptative. Photoniques, (126), 46‒50. https://doi.org/10.1051/photon/202412646 [in French]
Mohsan, S. A. H., Khan, M. A., Noor, F., Ullah, I., & Alsharif, M. H. (2022). Towards the unmanned aerial vehicles (UAVs): A comprehensive review. Drones, 6(6), 147. https://doi.org/10.3390/drones6060147
NATO. (2019). NATO standard. STANAG 4670. Minimum training requirements for unmanned aircraft systems (UAS) operators and pilots. Atp-3.3.8.1. Brussels: NATO. Retrieved from https://www.scribd.com/document/731963739/ATP-3-3-8-1-EDB-V1-E-STANAG-4670
Neice, M., & Wostenberg, R. (2024). Securing directed energy weapon supply chains. National Defense, 108(843), 12. Retrieved from https://link.gale.com/apps/doc/A783578278/AONE?u=anon~14e12b88&sid=googleScholar&xid=bea55a03
O'Rourke, R. (2024, August 6,). Navy shipboard lasers: background and issues for Congress. CRS Report No.R44175. CRS Report. Retrieved from https://crsreports.congress.gov/product/pdf/R/R44175/111
Palik, M., & Nagy, M. (2019). Brief history of UAV development. Repüléstudományi Közlemények, 31(1), 155–166. https://doi.org/10.32560/rk.2019.1.13
Pliuhin, V., Tsegelnyk, Ye., Plankovskyy, S., Aksonov, O., & Kombarov, V. (2023). Implementation of induction motor speed and torque control system with reduced order model in ANSYS Twin Builder. In D. D. Cioboată (Ed.), International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) ‒ 2023. ICoRSE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems, 762 (pp. 514‒531). Cham: Springer Nature Switzerland. https://doi.org/10.1007/978-3-031-40628-7_42
Qiwan, F., Zhixiang, Y., & Chuanfu, J. (1998). Menace of anti-ship missiles and shipborne laser weapons. Jiguang Jishu (Laser Technology), 19(6), 365–370.
Rogoway, T. (2022, March 11). Tu-141 ‘Strizh’ missile-like drone from the war in Ukraine looks to have crashed in Croatia (Updated). The War Zone Wire. Retrieved from https://www.twz.com/44697/ukrainian-tu-141-strizh-missile-like-drone-appears-to-have-crashed-in-croatia
Ross, P. E. (2023). Economics drives a ray-gun resurgence: Lasers, cheaper by the shot, should work well against drones and cruise missiles. IEEE Spectrum, 60(1), 40‒41. https://doi.org/10.1109/MSPEC.2023.10006667
Rtx.Com. (2023, September 13). Raytheon UK set to receive and integrate UK's first laser weapon system in October. Rtx.Com. Retrieved from https://www.rtx.com/news/news-center/2023/09/13/raytheon-uk-set-to-receive-and-integrate-uks-first-laser-weapon-system-in-octobe
Rtx.Com. (n. d.). High-Energy Lasers. Rtx.Com. Retrieved from https://www.rtx.com/raytheon/what-we-do/integrated-air-and-missile-defense/lasers
Salminen, P. (1992). The impact of Arms Technology on military doctrines: Documentation. Helsinki, Finland: War College (Finnish Defence Studies). ISBN 951-25-0622-X
Sanyal, S., Bevington, C. J., & Brigham, A. (2017). Navy efforts in directed energy weapons: importance of metrology and calibration. Naval Engineers Journal, 129(3), 53‒68. Retrieved from https://www.ingentaconnect.com/contentone/asne/nej/2017/00000129/00000003/art00020#trendmd-suggestions
Shaohui, X., Ji, F., Baohua, W., Fengge, W., Yong, H., Jiajia, M., & Ye, W. (2023). Development of a shooting strategy to neutralize UAV swarms based on multi-shot cooperation. Journal of Physics: Conference Series, 2460(1), 012035. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2460/1/012035
Shelyagin, V., Zaitsev, I., Bernatskyi, A., Sydorets, V., Dubko, A., & Bondarenko, O. (2018). Contactless monitoring of welding processes with computer processing of acoustic emission signals. In Proceeding’s 14th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering, TCSET 2018 (pp. 706–710). Lviv: IEEE. https://doi.org/10.1109/TCSET.2018.8336298
Shevchenko, V., Korzhyk, V., Gao, S., Khaskin, V., Cai, D., Luo, Z., Illiashenko, Y., Kvasnytskyi, V., & Perepichay, A. (2024). Formation of stainless steel welded joints produced with the application of laser and plasma energy sources. Metals, 14(6), 706. https://doi.org/10.3390/met14060706
Steinvall, O. (2021). The potential role of laser in combating UAVs: Part 2; laser as a countermeasure and weapon. In Technologies for Optical Countermeasures XVIII and High-Power Lasers: Technology and Systems, Platforms, Effects V (Vol. 11867, pp. 14‒30). https://doi.org/10.1117/12.2601755
Stoyan, Y., Pankratov, O., Lemishka, I., Duriagina, Z., Bennell, J., Romanova, T., & Stetsyuk, P. (2024). Simulation of 3D volume filling with non-spherical and spherical titanium alloy powder particles for additive manufacturing. Cybernetics and Systems Analysis, 60, 422–432. https://doi.org/10.1007/s10559-024-00683-6
Tsybulenko, E. (2022). Blinding laser weapons. In S. Sayapin, R. Atadjanov, U. Kadam, G. Kemp, N. Zambrana-Tévar, N. Quénivet (Eds.), International Conflict and Security Law (pp. 367–378). Berlin: T.M.C. Asser Press, The Hague. https://doi.org/10.1007/978-94-6265-515-7_16
Voinarovych, S., Kyslytsia, O., Kuzmych-Ianchuk, I., Masiuchok, O., Kaliuzhnyi, S., Teodossiev, D., ... & Dyakova, V. (2017). Innovative coatings for implants and parts for osteosynthesis. Series on Biomechanics, 31(4), 27‒33. Retrieved from http://jsb.imbm.bas.bg/page/en/details.php?article_id=254&tab=en
Yang, R., Wang, H., Chen, C., & Yan, D. (2024). Distributed collaborative allocation of multi-laser weapons for countering unmanned aerial vehicles. In 2024 43rd Chinese Control Conference (CCC) (pp. 1879‒1884). Kunming, China: IEEE. https://doi.org/10.23919/CCC63176.2024.10661197
Zabunov, S., & Mardirossian, G. (2020). Malicious drones interception and neutralization – latest technologies overview. In Proceedings of SES 2020 Sixteenth International Scientific Conference Space, Ecology, Safety (pp. 120–123). Sofia: Space Research and Technology Institute. Retrieved from http://space.bas.bg/SES/archive/SES%202020_DOKLADI/2_Aerospace%20Technologies/5_Zabunov.pdf
Zavdoveev, A., Pozniakov, V., Baudin, T., Kim, H. S., Klochkov, I., Motrunich, S., ... & Skoryk, M. (2022). Optimization of the pulsed arc welding parameters for wire arc additive manufacturing in austenitic steel applications. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 119(7‒8), 5175‒5193. https://doi.org/10.1007/s00170-022-08704-4
Zohuri, B. (2016). Laser Safety. In Directed Energy Weapons (pp. 35–46). Cham: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-31289-7_3
Кількість переглядів: 1904 Кількість завантажень PDF: 1165
Авторське право (c) 2024 Історія науки і техніки
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторські права та ліцензування
Ліцензійні умови: автори зберігають авторське право, а також надають право журналу публікувати оригінальні наукові статті, що містять результати експериментальних і теоретичних досліджень і не знаходяться на розгляді для опублікування в інших віданнях. Всі матеріали поширюється на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License International CC-BY, яка дозволяє іншим розповсюджувати роботу з визнанням авторства цієї роботи і першої публікації в цьому журналі.
До рукопису статті додається підписана авторами відсканована копія «Угоди» про передачу авторами прав на публікацію рукопису і подальше розміщення статті в інтернеті (у форматі * .pdf або * .jpg).
Цією угодою автор засвідчує, що поданий матеріал:
- не порушує авторських прав інших осіб або організацій;
- не був опублікований раніше у інших видавництвах та не був поданий до публікації у інші видання.
Автор передає редколегії журналу "Історія науки і техніки" права на:
- публікацію статті українською (англійською та російською) мовою та розповсюдження її друкованої версії.
- переклад статті англійською мовою (для статей українською та російською мовою) та розповсюдження друкованої версії перекладу.
- розповсюдження електронної версії статті, а також електронної версії англомовного перекладу статті (для статей українською та російською мовою), через будь-які електронні засоби (розміщення на офіційному web-сайті журналу, в електронних базах даних, репозитаріях тощо).
Автор зберігає за собою право без узгодження з редколегією та засновниками:
- Використовувати матеріали статті повністю або частково з освітньою метою.
- Використовувати матеріали статті повністю або частково для написання власних дисертацій.
- Використовувати матеріали статті для підготовки тез, доповідей конференцій, а також усних презентацій.
- Розміщувати електронні копії статті (у тому числі кінцеву електронну версію, завантажену з офіційного web-сайту журналу) на:
- персональних web-ресурсах усіх авторів (web-сайти, web-сторінки, блоги тощо);
- web-ресурсах установ, де працюють автори (включно з електронними інституційними репозитаріями);
- некомерційних web-ресурсах відкритого доступу (наприклад, arXiv.org).
В усіх випадках наявність бібліографічного посилання на статтю або гіперпосилання на її електронну копію на офіційному сайті журналу є обов’язковим.
